[实用新型]一种刚性助力下肢外骨骼机器人结构

说明书

本申请提供的一种刚性助力下肢外骨骼机器人结构，包括：关节助力驱动与支撑机构，可供用户下肢穿戴；其由多个关节节点模块构成，以对关节提供助力驱动和/或对部位提供支撑；背包单元，可供用户穿戴；其与一或多个所述关节节点模块通信组网，可获取实时运动数据或发送控制指令，并提供供电电源和外部数据传输结构；髋部调节单元，枢接所述背包单元与所述关节助力驱动与支撑机构，在穿戴时提供横向和/或纵向的调节。本申请可有效解决目前下肢外骨骼助力机器人因结构设计方面的不足，提高了下肢外骨骼机器人结构的灵活性和结构稳定性，使得穿戴简单，且提高了穿戴舒适度。

技术领域

本申请涉及下肢外骨骼机器人结构技术领域，特别是涉及一种刚性助力下肢外骨骼机器人结构。

背景技术

下肢助力外骨骼主要应用于军事和民用两大领域。在军用中主要应用于单兵作战场景，在民用中主要应用于养老及运动康复训练场景。目前，下肢外骨骼助力机器人技术与装备仍处于初期发展阶段，其进一步发展遇到诸多问题和挑战。首先，外骨骼助力结构的设计与性能评价方法需要进一步提高。

在灵活性方面，人体运动组合形式多样且高度协调。为了使穿戴者穿上外骨骼后也能保持足够的灵活性，外骨骼必须有数量庞大的关节按合理布局组合在一起，从而形成复杂的机构和结构。在穿戴舒适度方面，现有的下肢助力外骨骼机器人的结构设计以柔性和刚性为主，刚性外骨骼机器人具有更高的助力效率且能够满足更高的负重需求，但在穿戴舒适度方面还具有较大的提升空间。

因此，如何完全实现人体解剖学的灵活性且具有良好的穿戴舒适度是外骨骼结构设计的主要挑战。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种一种刚性助力下肢外骨骼机器人结构，以解决目前下肢外骨骼助力机器人因结构设计方面的不足导致的灵活性差、穿戴舒适度不足、穿戴困难、结构稳定性差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种刚性助力下肢外骨骼机器人结构，所述结构包括：关节助力驱动与支撑机构，可供用户下肢穿戴；其由多个关节节点模块构成，以对关节提供助力驱动和/或对部位提供支撑；背包单元，可供用户穿戴；其与一或多个所述关节节点模块通信组网，可获取实时运动数据或发送控制指令，并提供供电电源和外部数据传输结构；髋部调节单元，枢接所述背包单元与所述关节助力驱动与支撑机构，在穿戴时提供横向和/或纵向的调节。

于本申请一实施例中，所述背包单元包括：网络运动控制器、控制模块、接口模块、腰部电池模块、腰部转动连接轴、腰部绑带、及储物格中任意一种或多种组合；其中，所述网络运动控制器，用于与各关节节点模块通信组网，以实时传输运动数据或控制指令；所述控制模块，用于处理实时产生的运动数据，以及生成控制指令；所述接口模块，用于提供外部数据的输入与输出接口；所述腰部转动连接轴，用于连接所述髋部横向/纵向伸缩调节单元，可根据转动角度获取扭转运动数据。

于本申请一实施例中，所述髋部调节单元包括：两个纵向设置的轴承组件，其由轴承和交叉滚子组成；其中，所述轴承组件的一端设有双插孔；所述轴承组件用于与所述关节助力驱动与支撑机构适配固定连接，可使所述关节助力驱动与支撑机构相对所述髋部调节单元纵向移动，从而提供纵向的调节；铰接件，其一侧设有双插轴，通过插入所述双插孔与所述轴承组件固定连接；其另一侧设有双铰接轴，用于另一倒置的铰接件铰接，可使两个固定连接有轴承组件的铰接件相对水平旋转运动，从而提供横向的调节。

于本申请一实施例中，所述背包单元包括腰部转动连接轴；所述双铰接轴上分别设有穿孔，通过插入所述腰部转动连接轴，以连接所述髋部调节单元与所述背包单元。

于本申请一实施例中，所述关节助力驱动与支撑机构中的关节节点模块包括：髋关节助力驱动模块、大腿支撑模块、膝关节助力驱动模块、小腿支撑模块、踝关节助力驱动模块、及足底支撑模块。